医学分子生物学

医学分子生物学概论医学分子生物学定义分子水平：核酸、蛋白质医学分子生物学是分子生物学的分支，从分子水平研究人体在正常及疾病状态下的生命活动及其规律，从分子水平开展人类疾病的预防、诊断和治疗研究的一门科学。分子生物学：指在分子水平研究生命现象、生命本质、生命活动及其规律科学二、医学分子生物学发展简介

1、孕育阶段（1869-1952）1869年，德国，Miescher,发现核素(chromatin)1928年，英国，Griffith,发现转化现象1944年，美国，Avery，肺炎双球菌(离体实验)1952年，Hershey&Chase,噬菌体T2的感染实验DNA是遗传物质德国生化学家FriedrichMiescher美国生物学家OswaldAvery肺炎双球菌:天然感受态细菌确认DNA是遗传物质：肺炎双球菌转化实验,GriffithAvery，肺炎双球菌(离体实验)1952年，Hershey和Chase以32P标记DNA，以35S标记蛋白质外鞘，证明了噬菌体的遗传物质是DNA，从而进一步证实了，DNA是具有连续性的遗传物质。噬菌体侵染细菌时仅DNA进入细菌，而蛋白质没有进入2、创立阶段（1953-1972）1958年，Meselson&Stahl，半保留复制1961年,Jacob&Monod，乳糖操纵子1953年，Watson&Crick,DNA双螺旋1961-66年，Nirenberg&Crick，遗传密码1970年，Smith，限制性核酸内切酶1972年，Mertz-Davis，连接酶添加标题添加标题添加标题添加标题添加标题添加标题重组DNA理论和技术准备1953,JamesWatsonandFrancesCrick1962，NobelPrizeRosalindFranklin1970年，美国约翰·霍布金斯大学的h.smith于偶然中发现，流感嗜血杆菌（haemophilusinfluenzae）能迅速降解外源的噬菌体dna，其细胞提取液可降解e.colidna，但不能降解自身dna，从而找到hindⅱ限制性内切酶。3、发展阶段（1973-）1972年美国斯坦福大学的BergP等用限制性内切酶EcoRⅠ在体外切割猴病毒SV40和λ噬菌体DNA，再用T4DNA连接酶把两种不同来源的DNA片段连接成一个片段，完成了世界上第一个DNA体外重组。DNA重组及其它1973年Cohen等人不仅完成了体外DNA重组，而且还将这种重组DNA分子成功地转化到大肠杆菌中，成功地进行了第一次基因克隆。建立了质粒－大肠杆菌这种第一个基因克隆系统，为利用体外重组DNA技术开展基因工程研究开辟了道路。Varmus与自己长期的合作伙伴J.

Michael

Bishop一道，共同提出了一种癌症发生的新理论：癌症这种疾病的产生是由于我们人体正常基因中的某些基因发生了变异的结果，这些变异或者由外来致癌因子引起，或者是因人体细胞在分裂和DNA复制过程中出现的差错所致。1975年，Bishop&Varmus在Rous肉瘤病毒（RSV）中发现第一个癌基因V-src，获1989年诺贝尔医学和生理学奖1976年,Kam用重组DNA技术首次成功进行α-地中海贫血纯合子（即胎儿水肿）的产前诊断。1977年Sanger等创造了双脱氧链末端终止法测定DNA序列，同时美国Maxam和Gilbert发明了化学裂解法。1978年，人类基因文库建立。1981年CechT和Altman从四膜虫中发现具有催化活性RNA，称为核酶(Ribozyme)1989年获诺贝尔化学奖。1985年Mullis首创PCR。1993年获诺贝尔奖1989年经美国FDA和NIH批准，BlaeseAnderson首次在一患严重复合免疫缺陷的四岁病儿进行腺苷脱氧酶基因导入，标志人类基因治疗的开始。1990年，美国启动人类基因组计划中国：人、鸡、水稻、表皮葡萄球菌、痢疾杆菌、赖氏钩端螺旋体2000年，后基因组计划（蛋白质组计划）三、医学分子生物学研究领域1、人体发育调控和功能调控¶发育、分化与衰老

¶细胞增殖

¶神经内分泌和免疫调控2、基因与疾病¶基因诊断

¶基因治疗

3、生物工程与生物制药¶基因工程

¶转基因动/植物4、预防医学¶疫苗：基因工程疫苗、DNA疫苗¶环境监测与净化医学分子生物学研究的基本技术核酸基本操作基因文库构建及基因筛选DNA/cDNA文库基因表达文库核酸杂交筛选免疫筛选基因获取及克隆RT/PCR基因合成定向克隆A-T克隆基因鉴定Southern/Northern杂交测序多态性/变异分析（SSCP、RFLP、SNP等）基因功能研究基因敲除转基因动物反义/反基因技术SiRNA酵母单/双/三杂交基因芯片定点突变蛋白基本操作蛋白表达：原核系统（大肠杆菌、枯草杆菌）酵母杆状病毒哺乳动物细胞蛋白纯化：层析（排阻/离子交换/亲和）高压液相毛细管电泳蛋白鉴定：二维电泳Western-blot蛋白晶体X光衍射质谱分析蛋白芯片基因基因是遗传的基本单位基因(Gene)#2022结构基因基因中编码RNA或蛋白质的DNA序列原核生物:连续真核生物:断裂;外显子+内含子;RNA剪接,GT-AG法则一个结构基因，其5→3链为编码链(codingstrand)，可编码氨基酸，3→5链为反编码链，其碱基顺序与编码链互补，是mRNA合成的模板。原核生物的基因是一个连续编码的DNA分子的一个片段。真核生物包括人类基因，DNA顺序包括编码顺序和非编码顺序两部分。编码顺序在DNA分子中是不连续的，被非编码顺序隔开，形成镶嵌排列的断裂形式，因此称为断裂基因。真核细胞的结构基因中含有的编码顺序，称为外显子(exon)。两个外显子之间的顺序无编码功能，称为内含子(intron)。不同结构基因所含内含子数目和大小也不同。在每个外显子和内含子的接头区存在高度保守的一致顺序，称为外显子-内含子接头，即在每个内含子的5端开始的两个核苷酸为GT，3端末尾是AG，这种接头形式即为通常所称的GT-AG法则。一般来说，真核生物的结构基因多为断裂基因，断裂基因中内含子和外显子的关系并非是固定不变的。有时可以见到这样的情况：在同一条DNA分子上的某一段DNA顺序，在作为编码某一条多肽链基因时是外显子，但作为编码另一条多肽链基因时是内含子，结果造成同一段DNA顺序(或结构基因区域的DNA顺序)可以转录两条或两条以上的mRNA链，此为真核生物基因结构及其表达的重要特点。调控序列原核生物:启动子,终止子,操纵子真核生物—顺式作用元件:启动子和上游启动子元件增强子Ploy(A)加尾信号每个断裂基因中第一外显子和最末一个外显子的外侧都有一段不被转录的非编码区，称为侧翼序列，其上有一系列调控顺序，对基因的有效表达起着调控作用。这些结构包括启动子、增强子和终止子等。顺式作用元件（Cis-actingelement）与结构基因相串联的特定DNA顺序，能够基因调控蛋白特异性识别和结合，与基因表达调控相关。根据这些顺式作用元件的位置、转录激活中的作用及发挥作用的方式，可将这些顺式作用元件区分为启动子、上游启动子元件、增强子和沉寂子、加尾信号、反应元件。启动子DNA链上被RNA聚合酶识别、结合并启动转录的部位，位于被转录基因的5’端上游-100～-200bp，有方向性。0102TATA盒：转录起始点上游-25～-30bp核心序列TATA（A/T）A（A/T）转录因子TFⅡD的结合位点，启动转录上游启动子元件CAAT盒：-70～-80bp保守序列GGNCAATCT，N=C或T转录因子CTF的结合位点，决定启动子启动转录的效率GC盒：-35bp富含GC的序列GGCGG与转录因子Sp1结合，增强转录效率启动子结构增强子是位于真核基因中远离转录起始点，能明显增加启动子转录效率的特殊DNA序列。它可位于被增强的转录基因的上游或下游，也可以相距靶基因较远。PARTONE增强子作用特点：增强子可极大地提高目标基因的转录效率，增加幅度可达上百倍甚至上千倍。远距离（3kb或更远）影响启动的转录调控元件，必须先与蛋白质因子结合，才能发挥增强转录的作用。增强子作用对方向和定位没有依赖性。增强子一般具有组织特异性或细胞特异性。沉寂子在真核基因中，和起正调控作用的增强子相对应的是起负调控作用的静息子。它所具有的特性与增强子类似，即静息子的功能不受定位和方向的限制。PARTONE反应元件01能与激活后的信息分子受体结合的特异DNA序列，能介导基因对细胞外的某种信号产生反应，通常位于启动子附近和增强子内HSE（HeatShockResponseElement）热休克反应元件GRE(GlucocorticoidResponseElement)糖皮质激素反应元件02加尾信号单击此处添加小标题结构基因最后一个外显子的AATAAA序列及下游的一段GT丰富区或T丰富区单击此处添加小标题AATAAA单击此处添加小标题GT丰富区单击此处添加小标题AATAAA单击此处添加小标题AAAAAAAAAAAAAAAA单击